CN105227193B - 基于LDPC的Turbo结构码混合级联编译码方法 - Google Patents
基于LDPC的Turbo结构码混合级联编译码方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105227193B CN105227193B CN201510633385.XA CN201510633385A CN105227193B CN 105227193 B CN105227193 B CN 105227193B CN 201510633385 A CN201510633385 A CN 201510633385A CN 105227193 B CN105227193 B CN 105227193B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- code
- ldpc
- information
- decoder
- interleaver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Error Detection And Correction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型的信道编码，这是一种基于LDPC的Turbo结构码混合级联编译码方法。这种码首次采用LDPC作为分量码，经过外码LDPC编码器编码之后，通过交织器，分成相互并联的两路，其中一路经过LDPC内码编码器后输出，另一路先经过交织器再经过LDPC内码编码器后输出。本发明由于采用了混合级联的方式，通过使用LDPC作为分量码，并采用了交织技术，使码字具有近似随机的特性，既能在低SNR下获得较好的译码性能，又能有效地消除传统并行级联码的误码平台，考虑到每个分量码的译码模块的输入和输出都为软信息，该种算法可取得较高的编码增益。
Description
(一)技术领域
本发明属于信道编码领域，具体涉及一种新型的以LDPC为分量码的混合级联Turbo结构码的编、译码方法。
(二)背景技术
香农定理是信道编码的基础理论。该理论指出，在前提为信道传输速率R小于等于信道容量C，采用随机的边、译码方式，并且在接收端采用最大似然译码算法时，编码长度足够长，且译码为最佳的最大似然译码法,才能使误码率接近为零。
为了寻找满足Shannon条件的好码，人们做出很多努力，研制出级联码、软判决译码以及多种调制方式，但上述种种方法的编码增益最好的也与Shannon理论极限有2～3dB的差距。
上世纪90年代，法国的C.Berrou等人提出了一种新型纠错码——Turbo码，这是一种采用并行级联的方法实现的长码编码，首次获得了接近香农定理限的译码性能，而1996年重新发现的LDPC码也被证实能够达到接近香农限的性能。
然而两种码字都有各自缺点，比如Turbo码有较大的译码时延，复杂度高，而LDPC的缺点是错误平层较大，编码增益有限，是否能够将两种码字相结合，取长补短，获得复杂度与编码性能的最佳结合点，一直是信道编码领域的一个课题。
(三)发明内容
本发明的目的，是要提出一种既能解决传统并行Turbo码的BER随SNR的增加下降到一定程度时，会出现的下降缓慢甚至不再降低的误码平层(error floor)问题，以及传统Turbo的分量码多采用递归系统卷积码造成的对信噪比要求高，编码增益低，无法满足信道条件差时的应用问题。
为此，我们基于Turbo码的并行结构以及近年来得到广泛关注的低密度奇偶校验码，公开了一种新型以LDPC码作为分量码的混合级联Turbo结构码的编、译码方法。
参见图2。对于这种新型的以LDPC码作为分量码的混合级联Turbo结构码的译码过程如下：
(1)编码器编码后的(xs，x1p，x2p)经过信道传输，接收端接收的数据分别乘以信道置信度LC得到系统信息序列Λk(cs；I)、校验信息Λk(c1p；I)、校验信息Λk(c2p；I)分布送入LDPC内码译码器2和3中，其中Λk(·)表示码字符号或信息符号的概率对数似然比(LLR)信息；
(2)当迭代次数j＝1，对于LDPC内码译码器2，输入译码器2的先验信息Λ2e(uk)，Λ3a(uk)均为0，(k＝1,…,N)，译码器2计算输出软的边信息Λ1k(u；O)；将译码器的输出Λ1k(u；O)与系统信息Λk(cs；I)，以及步骤(4)获得的Λ3a(uk)，进行求和运算，可以得到Λ1e(uk)，其中Λ1e(uk)＝Λ1k(u；O)-Λ5a(uk)-Λk(cs；I)，将Λ1e(uk)送入交织器后得到Λ2a(uk)用于译码器3的译码；
(3)对于译码器3，输入三个变量，分别是校验信息Λk(c2p；I)，Λ2a(uk)，以及系统信息Λk(cs；I)经过交织器2输出ΛI(k)(c(s)；I)，译码器3的先验信息Λ2a(uk)初始为0，将译码器3计算输出软的边信息Λ2I(k)(u；O)经过解交织器2输出Λ2k(u；O)，再经过解交织器1输出Λ3k(u；O)，在通过LDPC外码译码器1译码之后，经过交织器1输出Λ3k(u；O)作为码字信息送入LDPC内码译码器2参与译码；
(4)将译码器3的边信息Λ2I(k)(u；O)，系统信息Λk(cs；I)经过交织器2输出ΛI(k)(c(s)；I)和Λ2a(uk)进行求和运算，得到Λ2e(uk)，其中Λ2e(uk)＝Λ2k(u；O)-ΛI(k)(c(s)；I)-Λ2a(uk)，当迭代次数j小于最大迭代次数时，将Λ2e(uk)送入解交织器2得到Λ3a(uk)反馈给LDPC内码译码器2作为下一次迭代的先验信息；
(5)当迭代次数j等于最大迭代次数时，迭代停止，将码信息Λk(u；O)直接硬判决输出译码信息
本发明提出了一种以LDPC码为分量码的混合级联Turbo结构码，这种码首次采用LDPC作为分量码，经过外码LDPC编码器编码之后，将输出分为直接输出，以及相互并联且交织的两路。通过引入交织，使码字具有近似随机的特性，能有效地消除传统并行级联码的误码平台，同时LDPC良好的稀疏性既能在低SNR下获得较好的译码性能，又因为每个分量码的译码模块的输入和输出都为软信息，该种算法可取得较高的编码增益。在相同信道环境下，这种LDPC码作为分量码的混合级联Turbo结构较传统Turbo码具有更低的误比特率和更低的信噪比要求。
(四)附图说明
图1：一种新型的基于LDPC的混合型Turbo码的编码器；
图2：一种新型的基于LDPC的混合型Turbo码的译码器。
(五)具体实施方式
这种新型的一种以LDPC码为分量码的混合级联Turbo结构码与通常的Turbo码的编译码方法相比，其特征在于经过外码LDPC编码器编码之后，通过交织器，没有直接通过LDPC内码编码输出，而是分成了相互并联的两路，其中一路经过LDPC内码编码器后输出，另一路先经过交织器再经过LDPC内码编码器后输出。
参见图1。输入的系统信息uk经过外码LDPC编码器1编码后，将得到的输出码字序列经过交织器1后形成序列xs，之后一路进入内码LDPC编码器2编码后，最终产生了校验序列x1p。同时系统信息xs经过交织器形成一个新序列传送到LDPC编码器3编码后，产生了校验序列x2p；最后系统信息a和新产生的两个校验序列组成了新的序列(xs，x1p，x2p)，作为以LDPC码为分量码的混合级联Turbo结构码的全部传输序列。这就是该以LDPC码为分量码的混合级联Turbo结构码的编码过程。
参见图2。对于一种新型的基于LDPC的混合型Turbo码的译码器，译码过程如下：
(1)编码器编码后的(xs，x1p，x2p)经过信道传输，接收端接收的数据分别乘以信道置信度LC得到系统信息序列Λk(cs；I)、校验信息Λk(c1p；I)、校验信息Λk(c2p；I)分布送入LDPC内码译码器2和3中，其中Λk(·)表示码字符号或信息符号的概率对数似然比(LLR)信息；
(2)当迭代次数j＝1，对于LDPC内码译码器2，输入译码器2的先验信息Λ2e(uk)，Λ3a(uk)均为0，(k＝1,…,N)，译码器2计算输出软的边信息Λ1k(u；O)；将译码器的输出Λ1k(u；O)与系统信息Λk(cs；I)，以及步骤(4)获得的Λ3a(uk)，进行求和运算，可以得到Λ1e(uk)，其中Λ1e(uk)＝Λ1k(u；O)-Λ5a(uk)-Λk(cs；I)，将Λ1e(uk)送入交织器后得到Λ2a(uk)用于译码器3的译码；
(3)对于译码器3，输入三个变量，分别是校验信息Λk(c2p；I)，Λ2a(uk)，以及系统信息Λk(cs；I)经过交织器2输出ΛI(k)(c(s)；I)，译码器3的先验信息Λ2a(uk)初始为0，将译码器3计算输出软的边信息Λ2I(k)(u；O)经过解交织器2输出Λ2k(u；O)，再经过解交织器1输出Λ3k(u；O)，在通过LDPC外码译码器1译码之后，经过交织器1输出Λ3k(u；O)作为码字信息送入LDPC内码译码器2参与译码；
(4)将译码器3的边信息Λ2I(k)(u；O)，系统信息Λk(cs；I)经过交织器2输出ΛI(k)(c(s)；I)和Λ2a(uk)进行求和运算，得到Λ2e(uk)，其中Λ2e(uk)＝Λ2k(u；O)-ΛI(k)(c(s)；I)-Λ2a(uk)，当迭代次数j小于最大迭代次数时，将Λ2e(uk)送入解交织器2得到Λ3a(uk)反馈给LDPC内码译码器2作为下一次迭代的先验信息；
(5)当迭代次数j等于最大迭代次数时，迭代停止，将码信息Λk(u；O)直接硬判决输出译码信息
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。对于本领域的技术人员来说，对于本发明的多种修改将是显而易见的，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (2)
1.一种LDPC码作为分量码的混合级联Turbo结构码的编码方法，其特征在于：采用了LDPC作为分量码，首先经过LDPC编码器外码编码，再通过交织器后没有直接通过LDPC内码编码输出，而是分成了相互并联的两路，其中一路经过LDPC内码编码器后输出，另一路先经过交织器再经过LDPC内码编码器后输出。
2.一种LDPC码作为分量码的混合级联Turbo结构码的译码方法，其特征在于：译码过程如下：
(1)编码器编码后的(xs，x1p，x2p)经过信道传输，接收端接收的数据分别乘以信道置信度LC得到系统信息序列Λk(cs；I)、校验信息Λk(c1p；I)、校验信息Λk(c2p；I)分布送入LDPC内码译码器2和3中，其中Λk(·)表示码字符号或信息符号的概率对数似然比(LLR)信息；
(2)当迭代次数j＝1，对于LDPC内码译码器2，输入译码器2的先验信息Λ2e(uk)，Λ3a(uk)均为0，k＝1,…,N，其中，N为待译码的Turbo结构码的个数，译码器2计算输出软的边信息Λ1k(u；O)；将译码器的输出Λ1k(u；O)与系统信息Λk(cs；I)，以及步骤(4)获得的Λ3a(uk)，进行求和运算，可以得到Λ1e(uk)，其中Λ1e(uk)＝Λ1k(u；O)-Λ3a(uk)-Λk(cs；I)，将Λ1e(uk)送入交织器后得到Λ2a(uk)用于译码器3的译码；
(3)对于译码器3，输入三个变量，分别是校验信息Λk(c2p；I)，Λ2a(uk)，以及系统信息Λk(cs；I)经过交织器2输出ΛI(k)(c(s)；I)，译码器3的先验信息Λ2a(uk)初始为0，将译码器3计算输出软的边信息Λ2I(k)(u；O)经过解交织器2输出Λ2k(u；O)，再经过解交织器1输出Λ3k(u；O)，在通过LDPC外码译码器1译码之后，经过交织器1输出Λ3k(u；O)作为码字信息送入LDPC内码译码器2参与译码；
(4)将译码器3的边信息Λ2I(k)(u；O)，系统信息Λk(cs；I)经过交织器2输出ΛI(k)(c(s)；I)和Λ2a(uk)进行求和运算，得到Λ2e(uk)，其中Λ2e(uk)＝Λ2k(u；O)-ΛI(k)(c(s)；I)-Λ2a(uk)，当迭代次数j小于最大迭代次数时，将Λ2e(uk)送入解交织器2得到Λ3a(uk)反馈给LDPC内码译码器2作为下一次迭代的先验信息；
(5)当迭代次数j等于最大迭代次数时，迭代停止，将码信息Λk(u；O)直接硬判决输出译码信息
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510633385.XA CN105227193B (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 基于LDPC的Turbo结构码混合级联编译码方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510633385.XA CN105227193B (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 基于LDPC的Turbo结构码混合级联编译码方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105227193A CN105227193A (zh) | 2016-01-06 |
| CN105227193B true CN105227193B (zh) | 2018-09-28 |
Family
ID=54995935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510633385.XA Active CN105227193B (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 基于LDPC的Turbo结构码混合级联编译码方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105227193B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112994845B (zh) * | 2021-02-08 | 2022-09-27 | 武汉梦芯科技有限公司 | 一种基于LoRa和LDPC结合的RTK数据传输方法、系统及存储介质 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1423422A (zh) * | 2002-11-29 | 2003-06-11 | 重庆重邮信科股份有限公司 | 随机系统Turbo码的编、译码方法 |
| CN101075812A (zh) * | 2007-06-08 | 2007-11-21 | 中国科学技术大学 | 一种并行级联结构的系统形式低密度码的构造方法 |
| CN103560798A (zh) * | 2013-08-16 | 2014-02-05 | 北京邮电大学 | 一种新型的基于LDPC的混合型Turbo结构码的编、译码方法 |
-
2015
- 2015-09-29 CN CN201510633385.XA patent/CN105227193B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1423422A (zh) * | 2002-11-29 | 2003-06-11 | 重庆重邮信科股份有限公司 | 随机系统Turbo码的编、译码方法 |
| CN101075812A (zh) * | 2007-06-08 | 2007-11-21 | 中国科学技术大学 | 一种并行级联结构的系统形式低密度码的构造方法 |
| CN103560798A (zh) * | 2013-08-16 | 2014-02-05 | 北京邮电大学 | 一种新型的基于LDPC的混合型Turbo结构码的编、译码方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LDPC-Turbo级联码的优化设计;黄伟 等;《现代电子技术》;20111001;第34卷(第19期);第78-80页 * |
| 一种低译码复杂度的Turbo架构LDPC码;熊磊 等;《电子与信息学报》;20071231;第29卷(第12期);第2907-2911页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105227193A (zh) | 2016-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Practical design and decoding of parallel concatenated structure for systematic polar codes | |
| EP0682415A1 (en) | Punctured convolutional encoder | |
| CN109286405A (zh) | 一种低复杂度的极化码递进式比特翻转sc译码方法 | |
| Andersen | Turbo codes extended with outer BCH code | |
| CN109194448A (zh) | 卷积码的自叠加传输方法 | |
| CN104579369A (zh) | 一种Turbo迭代译码方法和译码装置 | |
| CN103560798B (zh) | 一种新型的基于LDPC的混合型Turbo结构码的编、译码方法 | |
| Liu et al. | Parallel concatenated systematic polar code based on soft successive cancellation list decoding | |
| Jiang et al. | Feedback turbo autoencoder | |
| CN108712233B (zh) | 一种基于两边类低密度奇偶校验码的物理层网络编码方法 | |
| CN105227193B (zh) | 基于LDPC的Turbo结构码混合级联编译码方法 | |
| Hanif et al. | A novel scheme of product polar codes with high efficiency and rate compatibility | |
| WO2017157105A1 (zh) | 一种调制方法和装置 | |
| Wang et al. | On capacity and coding for segmented deletion channels | |
| Belkasmi et al. | Iterative threshold decoding of product codes constructed from majority logic decodable codes | |
| Wang et al. | The iterative decoding algorithm research of Turbo Product Codes | |
| Chen et al. | Iterative soft-decision decoding of Reed-Solomon convolutional concatenated codes | |
| Li et al. | An Efficient Construction and Low Complexity Collaborative Decoding of Reed-Solomon Concatenated with Modified Polar Codes. | |
| Alebady et al. | Concatenated turbo polar codes: An overview | |
| Xu et al. | An efficient OSD-aided iterative decoding algorithm for LTE turbo codes | |
| TWI589125B (zh) | 渦輪編碼的數位資料之去穿刺方法與裝置及渦輪解碼器系統 | |
| Ayoub et al. | Iterative Decoding of Generalized Parallel Concatenated OSMLD Codes | |
| Liu et al. | Adding a Rate‐1 Third Dimension to Parallel Concatenated Systematic Polar Code: 3D Polar Code | |
| Cheng et al. | Rate-compatible path-pruned convolutional codes and their applications on channels with insertion, deletion and substitution errors | |
| Ayoub et al. | Serially Concatenated OSMLD Codes Design and Iterative Decoding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |